Đồ án công nghệ môi trường - xử lý nước mặt phục vụ ăn uống sinh hoạt công suất 3500m3ng

Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng Loại bỏ các cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4mm nhờ cho vào các chất phản ứng để tạo các hạt keo có khả năng kết dính kết lại với nhau và dính kết

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Công nghệ môi trường

Tên đề tài:

Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước dành cho mục đích ăn uống

và sinh hoạt theo các số liệu cho trước.

Sinh viên thực hiện: Ngô Thanh Bình Lớp: ĐH2KM2

Giảng viên hướng dẫn: Mai Anh Tuấn

Hà Nội , ngày 18/4/2015 LỜI CAM ĐOAN

không trái với các quy đinh của pháp luật.

Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này

Hà Nội , ngày 18/4/2015

Sinh viên

Ngô Thanh Bình

MỤC LỤC

A PHẦN MỞ ĐẦU

I. Đặt vấn đề:

Nguồn gốc mọi vấn đề về môi trường sống đang xảy ra hiện nay trên thế giới cũng như ở nước ta là các hoạt động kinh tế, phát triển của xã hội loài người Các hoạt động này, một mặt làm cải thiện chất lượng cuộc sống của

con người, tạo ra các sản phẩm vật chất cũng như tinh thần phục vụ cho xãhội, mặt khác lại cần được cung cấp và khai thác 1 cách phù hợp nguồn tàinguyên có sẵn Vì vậy,quản lý và sử dụng tài nguyên trở thành vấn đề toàncầu, là quốc sách của hầu hết các nước trên thế giới.

Cụ thể hơn , trong các hoạt động sinh hoạt và phát triển của con người hiện nay luôn cần cung cấp 1 lượng nước không nhỏ cho sinh hoạt Đáp ứng nhu cầu này đòi hỏi nhà quản lý môi trường cần đảm bảo cung cấp lượng nước không hề nhỏ này từ nguồn tài nguyên nước có sẵn Một trongnhững nguồn chính trong đó là nước mặt

Hoạt động cấp nước mặt cho nước cấp sử dụng cho sinh hoạt và ăn uống phục vụ con người cũng cần đáp ứng các tiêu chí về chất lượng nước Vậy nên cần xây dựng những hệ thống xử lý nước phù hợp cho các nguồn nướcmặt khác nhau , đảm bảo : tiết kiệm , đạt tiêu chuẩn và hiệu quả

II. Mục đích

Nghiên cứu , tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước mặt được sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt và ăn uống dựa trên số liệu chất lượng nguồn đã cho trước

III. Phạm vi

Việc ứng dụng công nghệ xử lý chung cho tất cả các nguồn nước để cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt là rất khó khăn, do mỗi nguồn nước mặt có đặc trung riêng về thành phần,tính chất hóa học , vật lý , sinh học nên nội dung cần xử lý khác nhau Đồ án này chỉ nghiên cứu và đưa ra công nghệ xử lý nước mặt theo các số liệu cho trước và 1 số hạng mục nước mặt khác không quá sai khác về chất lượng chỉ tiêu nguồn

IV. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập so liệu: Thu thập số liệu về điều kiện tự nhiên làm

cơ sở đế xây dựng phương pháp xử lý

Phương pháp so sánh: So sánh các chỉ tiêu đã nắm được với tiêu chuẩn ,

quy chuẩn đã có để nắm được các đề mục cần xử lý

Phương pháp trao đổi ỷ kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài đã tham

khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về vấn đề có liên quan

Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các

công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước cấp, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống

Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocad đề mô tả kiến trúc công

nghệ xử lý nước cấp

V. Ý nghĩa

Đồ án góp phần vào việc tìm hiểu , thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho 1 loạt các thông số cố định từ đó góp phần vào quá trình nghiên cứu và phát triển các hệ thống xử lý nước mặt phục vụ cho cấp nước sinh hoạt và ăn uống

VI. Tổng quan về các phương pháp đang áp dụng

Loại bỏ các cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4mm nhờ cho vào các chất phản ứng để tạo các hạt keo có khả năng kết dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong nước tạo thành các bong cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể.Do đó các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng và bị giữ lại trong bể lọc

- Bể hòa trộn phèn :Hòa tan phèn cục và lắng cặn bẩn

+ Bể trộn đứng :Sử dụng trong trường hợp có dùng vôi sữa để kiềm hóa nước với công suất bất kỳ

+ Bể trộn có tấm chắn khoan lỗ : Sử dụng cho trạm xử lý có công suất vừa và lớn

+ Bể trộn vách ngăn ngang có cửa thu hẹp :Sử dụng cho trạm xử lý

có công suất vừa và nhỏ

+ Bể trộn cơ khí : Sử dụng cho trạm xử lý có công suất lớn và rất lớn

- Bể tiêu thụ :Pha loãng dung dịch phèn đưa từ bể hòa trộn sang đến nồng độ cho phép

- Mục đích: lắng cặn nước, làm sạch sơ bộ trước khi đưa nước vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước Trong thực tế tùy thuộc vào công suất và chất lượng nước mà người ta sử dụng loại bể lắng phùhợp

- Bể lắng đứng: thường được áp dụng cho những trạm xử lý có công suất nhỏ hơn 3000 m3/ngày đêm Bể lắng đứng hay bố trí kết hợp với

bể phản ứng xoáy hình trụ

- Bể lắng ngang: được sử dụng trong các trạm xử lý có công suất >

30000 m3/ ngày đêm đối với trường hợp xử lý nước có dùng phèn và

áp dụng với bất kỳ công suất nào cho các trạm xử lý không dùng phèn

- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng: hiệu quả xử lý cao hơn các bể lắng khác và ít tốn diện tích xây dựng hơn Tuy nhiên, bể lắng trong có cấu tạo phức tạp, chế độ quản lý vận hành khó, đòi hỏi công trình làm việc liên tục và rất nhạy cảm với sự dao động lưu lượng và nhiệt độ của nước Bể nên áp dụng cho các trạm có công suất khoảng 3000 m3/ ngàyđêm

- Bể lắng li tâm: Bể thường được áp dụng để sơ lắng các nguồn nước cóhàm lượng cặn cao >2000mg/l với công suất ≥ 30000 m3/ ngày đêm,

có hoặc không dùng chất keo tụ

cơ giới hóa và tự động hóa quá trình rửa lọc vì vậy phải quản lý bằng thủ công nặng nhọc Bể lọc chậm thường áp dụng cho các nhà máy có công suất nhỏ ( < 1000 m3/ngày đêm), với hàm lượng cặn đến 50mg/l,

độ màu 50 Co-pan

- Bể lọc nhanh: là bể lọc nhanh một chiều, dòng nước lọc đi từ trên xuống, có một lớp vật liệu là cát thạch anh Bể lọc nhanh phổ thông được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất keo tụ haytrong dây chuyền xử lý nước ngầm

- Bể lọc nhanh 2 lớp: có nguyên tắc làm việc giống bể lọc nhanh phổ thông nhưng có 2 lớp vật liệu lọc là: cát thạch anh và than angtraxit nhằm tăng tốc độ lọc và kéo dài chu kỳ làm việc của bể

- Bể lọc sơ bộ: được sử dụng để làm sạch nước sơ bộ trước khi làm sạch triệt để trong bể lọc chậm Bể lọc này làm việc theo nguyên tắc bể lọc nhanh phổ thông

- Bể lọc áp lực: là một loại bảo vệ nhánh kín, thường được chế tạo bằng

thép có dạng hình trụ đứng cho công suất nhỏ và hình trụ ngang cho công suất lớn Loại bể này được áp dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nguồn lên đến 50mg/l, độ đục lên đến 80 với công suất trạm xử lý đến 300m3/ ngày, hay dùng trong công nghệ khử sắt khi dùng ejector thu khí với công suất < 500m3/ngày và dùng máy nén khí cho công suất bất kỳ.

- Bể lọc tiếp xúc: thường được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150mg/l, có độ màu đến 150 với công suất bất kì hoặc khử sắt trong nước ngầm cho trạm xử lý có công suất đến 10000m3/ ngày đêm

- Bể có thể làm bằng bê tông cốt thép hoặc bằng gạch có dạng hình chữnhật hoặc hình tròn trên mặt bằng Bể có thể xây dựng chìm, nổi, hoặc nửa chìm nửa nổi tùy thuộc vào điều kiện cụ thể

(Công suất cấp nước: 3.500 m3/ngày đêm)

Nhiệt độ 0C 26 ~ ~

6.5-8.5

01,02/BYT

amoni

THàm lượng

mangan tổng số

Bảng 1.2

• TM : Thỏa mãn

 Kết luận : Chỉ số độ đục vượt ngưỡng cho phép cần xử lý

Các chỉ tiêu còn lại thỏa mãn QCVN 01,02/BYT về chất lượng nước sử

dụng cho sinh hoạt và ăn uống

II Các chỉ tiêu cần xét đến để thiết kế

1.Liều lượng phèn cần thiết để keo tụ

- Theo hàm lượng cặn

Với hàm lượng cặn là 210mg/l, tra bảng 6.3[1], thì hàm lượng phèn

không chứa nước dùng để xử lý là: 35÷45mg/l.s

Chọn lượng phèn cần thiết để xử lý nước là 45mg/l

2.Độ kiềm và lượng hóa chất cần thiết

a.Độ kiềm

Trong quá trình keo tụ nước bằng phèn thì độ kiềm trong nước

giảm, trong nước sẽ xuất hiện các ion H+, các ion này sẽ được khử

bằng độ kiềm tự nhiên của nước Nếu như độ kiềm tự nhiên của

nước nhỏ không đủ để trung hòa ta phải tiến hành kiềm hóa nước bằng vôi CaO.

Kiểm tra độ kiềm của nước theo yêu cầu keo tụ (Điều 6.15 [1])

K

(mg/l)Trong đó

- e : Đương lượng của phèn không chứa nước đối với

Al2(SO4)3, Theo 6.15 [1] e = 57 (mg/mđl)

- DK : Liều lượng hóa chất dùng để kiềm hóa

- Pp : Lượng phèn để keo tụ , 40 mg/l

- K : Hệ số đối với vôi (theo CaO), K = 28

- k : Độ kiềm nhỏ nhất của nước nguồn , do trong đề không nêu rõ nên chọn k = 3 (mđl/l)

Vậy

35 , 36 1

3 57

DK < 0 nên không phải kiềm hóa

Độ kiềm của nước sau keo tụ

e

P K

K1 = 0 − P

(mg/l)Trong đó

- K1 : Độ kiềm của nước sau khi pha phèn (mgđl/l)

- K0 : Độ kiềm của nước nguồn trước khi pha phèn (mgđl/l)

30,257

403

D K = k × χ + ξ + χ × ξ × 1×100

(mg/l)Trong đó

- ek : Đương lượng hóa chất đưa vào kiềm hóa khi dùng vôi CaO ek = 28

- K1 : Độ kiềm toàn phần của nước sau keo tụ

- P : Hàm lượng tinh khiết của vôi P = 70%

-  ,  : Hệ số phụ thuộc vào pH0 , pHS của nguồn nước Xác định theo biểu đồ Hình 6.5 [1] Ta tra được  = 0,1 ,

III Đề xuất phương án xử lý và chọn lựa phương án xử lý :

Căn cứ vào bảng 1.2 tại phần B.I và bảng 6.2 – TCXDVN 33:2006 để lưa

chọn các công trình công nghệ của trạm xử lý , đối với nguồn nước mặt , các công trình chủ yếu của dây truyền công nghệ đó là các công trình lắng

và lọc Còn các công trình phụ trợ như bể trộn , bể keo tụ tạo bông là như nhau ở các phương án Công suất xử lý nước yêu cầu không lớn (Công

suất cấp nước: 3.500 m3/ngày đêm), sử dụng vôi để ổn định nước , vì vậy lựa chọn bể trộn đứng hoặc bể lắng đứng kết hợp với ngăn phản úng xoay Ngoài ra nếu có các công trình có lớp cặn lơ lửng thì trước đó cần phải có ngăn tách khí để tránh việc bị khí xâm nhập vào sẽ hút các hạt cặn này lên.Đối với công trình xử lý bùn cặn từ các công trình lắng, lọc thì được keo tụsau đó cho lắng , phần bùn cặn lắng được đưa ra sân cô đặc bùn để khô sau

2.Phương án 2

Vôi

Hồi lưu

cặ n Phèn Bể trộnđứng

Rửa lọc

Trạm bơmcấp 1

Bể lắngtrong có lớpcặn lơ lửng

Ngăntách khí

Trạm bơmcấp 2

Bể chứanước sạch

Xả cặ n

Sân phơi bùn

Bể lắng nướcrửa lọc

Công trìnhthu nướcNguồn nước

3.Lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý

- Sự khác biệt của 2 dây chuyền công nghệ là ở phần bể lắng với phương án 1 sử dụng Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng, phương

có thể nâng lên hạ xuống tùy theo hàm lượng cặn

- Cần ít diện tích so với các bể lắng thông thường, nhưng lại

Hồi lưu

đứng

Bể keo tụtạo bông

có hiệu quả lắng cao.

- Nhược điểm :

- Cấu tạo của bể khá phức tạp đòi hỏi chế độ quản lý , vận hành chặt chẽ , ở trình độ cao

- Khá tốn diện tích và áp dụng tốt nhất ở Q = 3000 m3/ngđ , tuy nhiên áp dụng với công suất 3500 m3/ngđ vẫn đảm bảohiệu suất

d.Phương án 2 : Bể lắng đứng kết hợp ngăn phản ứng xoáy

- Ưu điểm :

- Do kết hợp với ngăn phản ứng xoáy nên vốn thừa hưởng

ưu điểm thiết kế nhỏ ngọn của bể lắng đứng , bể lắng đứngkết hợp ngăn phản úng xoáy lại càng tiết kiệm diện tích xây dựng

- Thuận tiện trong việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn

 Qua việc so sánh, phân tích đánh giá ưu điểm và nhược điểm của từng phương án, cả về phương diện kỹ thuật và kinh tế, chọn dây chuyền công nghệ phương án 1 Dây chuyền phương án này có thể đảm bảo tốt cho hoạt động sản xuất nước sạch, cung ứng phù hợp với công suất yêucầu , tiết kiệm diện tích xây dựng Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng có nhiều ưu điểm vượt trội , có khả năng áp dụng tiến bộ khoa học kỹ

thuật để tự động hóa các quá trình xả cặn (giảm chi phí nhân công vận hành) Dễ dàng với phát triển hệ thống xử lý trong tương lai.

4.Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ của phương án lựa chọn

- Nước từ nguồn nước ban đầu được thu tại công trình thu nước (có song chắn rác) rồi được bơm lên Bể trộn đứng bởi Trạm bơmcấp 1.Tại bể trộn đứng , nước được ổn định bởi vôi Tiếp tục nước được dẫn qua ngăn tác khí tới bể keo tụ tạo bông, trước đó tại bể trộn cho phèn vào keo tụ với mục đích là tạo điều kiện thuận lợi nhất để các hạt keo phân tán trong nước sau quá trình pha trộn sẽ mất ổn định và có khả năng kết dính với nhau, va chạm nhau tạo thành các hạt cặn có kich thước đủ lớn , có thể lắng trong bể lắng hoặc giữ lại ở bể lọc Đồng thời tại đây các vi sinh vật sẽ bám dính vào các hạt keo làm giảm đáng kể lượng vi sinh vật trong nước

- Tiếp theo , nước được đưa đến bẻ lắng trong có lớp cặn lơ lửng

Bể lắng được thiết kế nhằm mục đích loại trừ các hạt cặn lơ lửng

có khả năng lắng xuống đáy bể bằng trong lực Cặn bùn từ quá trình lắng sẽ được chuyển ra lắng lần 2 tại bể lắng nước rửa lọc Sau đó nước qua bể lắng nước rửa lọc được tuần hoàn lại bể keo

tụ tạo bông , phần cặn được chuyển ra ao chứa bùn rồi chuyển tiếp sân phơi cặn

- Nước đi qua bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng tiếp tục đến bể lọc nhanh có lớp vật liệt lọc để tách các hạt cặn lơ lửng, các vi sinh vật còn sót lại Trong quá trinh lọc , các vật chất tách ra khỏi nước bám trên bề mặt vật liệu lọc Nước để rửa lọc mang nhiều

bông cặn và vi sinh vật sẽ được lắng tại bể lắng nước rửa lọc và tuần hoàn lại bể keo tụ tạo bông làm chất trợ keo cho chu kỳ sau.

- Nước sau khi xử lý tiếp tục được khử trùng bằng Clo hóa sau đó

được dẫn vào bể chứa nước sạch, nhờ trạm bơm cấp 2 đưa nước vào Mạng lưới cấp nước

CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CỦA PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN

I. Tính toán song chắn rác của công trình thu

- Lựa chọn công trình thu nước gần bờ, bố trí hai cửa thu nước , hai ngăn thu và hai ngăn hút cho công trình; đồng thời kết hợp công trình thu và trạm bơm cấp 1

Diện tích công tác của song chắn rác được xác định theo công thức :

3 2

K n v

m đ

ng m

Q = 3500 3 =145,83 3 = 0,04 3

- n : Số cửa thu nước n = 2

- v : Vận tốc nước chảy qua cửa thu (Điều 5.83 [1])

s m

v = 0,2÷0,6

, chọn

s m

v = 0 , 2

- K1 : Hệ số kể đến sự thu hẹp diện tích do chiều dày các song

chắn

25 , 1 40

10 40

1 = + = + =

a

d a K

- a : Chiều rộng khe hở của song chắn rác a = 25÷50mm

,chọn a = 40 mm

- d : Chiều dày của thanh song chắn, chọn thanh thép vuông 10x10 mm thì d = 10 mm

,

0

04,0

Chọn kích thước của song chắn rác là : HS x LS = 400 x 500 mm

Với khoảng cách 40 mm có 1 song chắn thì số lượng song chắn là :

12140

s m F

Q

152 , 0

04 , 0

v = 0,2÷0,6

)Tổn thất cục bộ qua song chắn rác (hS) được tính theo công thức :

k g

v S

- k : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám k = 2 ÷ 3

, chọn k = 3

- v : Vận tốc nước qua song chắn

s m

v = 0,2

- g : Gia tốc trọng trường

2

81 ,

10 42 , 2

4 / 3 4

/ 3

o β : Hệ số hình dạng, đối với thanh thép vuông β = 2,42

o d : Chiều dày thanh song d = 10mm

2 , 0 85 , 0

II. Tính toán lưới chắn rác

- Lưới chắn rác đặt ở cửa thông giữa ngăn thu và ngăn hút để giữ lại các mảnh rác nhỏ Chọn loại lưới chắn phẳng, vật liệu gồm các tấm lưới đan bằng thép có đường kính d = 1,5mm , đan thànhlưới ô vuông 5 x 5 mm Lớp dưới phía ngoài có d = 2 mm ; mắt

lưới 25 x 25 mm.

Diện tích công tác của lưới được xác định theo công thức :

3 2

1 K K K

n v

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình

s m h

m đ

ng m

Q = 3500 3 =145,83 3 = 0,04 3

- v: Vận tốc nước chảy qua lưới (Điều 5.83 [1])

s m

v = 0,2÷0,6

, chọn

s m

v = 0 , 2

- n: Số lượng cửa đặt lưới n = 2

- K2 : Hệ số co hẹp do ảnh hưởng của rác bám vào lưới K2 = 1,5

2 2

K

o a : Kích thước mắt lưới a = 5 mm

o d : Đường kính dây đan lưới d = 1,5 mm

o p : Tỉ lệ giữa phần diện tích bị khung và các kết cấu khác chiếm so với diện tích công tác mắt lưới p = 10%

Vậy

335 , 0 2 , 1 5 , 1 859 , 1 2 2 , 0

04 , 0

Tổn thất cục bộ qua lưới chắn (hL) được xác định theo công thức:

k g

Trong đó

- k : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất áp lực do rác bám k = 2÷3

,chọn k = 3

- v : Vận tốc nước qua lưới

s m

v = 0 , 2

- g : Gia tốc trọng trường

2

81 ,

5 , 1 67 , 1

4 / 3 4

/ 3

2 , 0 68 , 0

25 , 0 25

2 67 , 1

4 / 3 4

/ 3

2 , 0 25 , 0

) ( 006 , 0 002 , 0 004 ,

h h

- Hóa chất dùng để keo tụ là phèn nhôm Al2(SO4)3

- Hóa chất dùng để kiềm hóa và ổn định nước là vôi CaO

1. Tính toán thiết bị pha chế phèn

a.Bể trộn phèn

Công suất nhà máy xử lý nước Q = 3500 m3/ngđ nên chọn sử dụng bể hòa trộn phèn bằng máy khuấy, bộ phận khuấy trộn gồm : động cơ điện, bộ phận truyền động và cánh khuấy

Bể hòa trộn phèn dùng cánh khuấy kiểu phẳng, số cánh quạt là 2 , số vòng quay là 30 vòng/phút (điều 6.22 [1])

Dung tích bể trộn phèn được xác định bằng công thức :

10000

(m3) (6.19a [1])Trong đó

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình

s m h

m đ

ng m

- bh : Nồng độ dung dịch phèn trong thùng pha

%17

401283,145

(m3)

Thiết kế 2 bể hòa trộn phèn , 1 bể hoạt động, 1 bể dự phòng

Với kích thước mỗi bể là : B x L x H = 1 x 1 x 0,7 (m)

Bể hòa tan phèn được xây bằng bê tông cốt thép có mặt bằng hình vuông Mặttrong bể hòa phèn được phủ một lớp xi măng chống axit Chiều cao an toàncủa bể là 0,4 m (Quy phạm 0,3 – 0,5m)

Vậy chiều cao xây dựng của bể là HXD = 0,7 + 0,4 = 1,1 (m)

b.Tính toán thiết bị khuấy trộn phèn

- Bể được khuấy trộn bằng cánh quạt, số vòng quay là 30

vòng/phút (điều 6.22 [1])

- Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 chiều rộng của bể (Quy phạm

0,4-0,45 x B Tr.91 [3])Chiều dài cánh quạt là : lcq = 0,45 x B = 0,45 x 1 = 0,45 (m)

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,45 x 2 = 0,9 (m)

Chọn diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m2/m3 phèn trong bể (Quy phạm 0,1 – 0,2 m2/m3 dung dịchhòa tan trong bể Tr.91 [3])

fcq = 0,15 x Wht = 0,15 x 0,7 = 0,105 m2Chiều rộng mỗi cánh quạt là :

12,045,02

105,012

l

f b

(m)Công suất động cơ của máy khuấy :

5 3

kh

D n

- k : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc vào kiểu cánh khấy Kiểu cánh khuấy phẳng 2 cánh có k = 1,08

-  : Khối lượng riêng của dung dịch  = 1000 kg/m3

- n : Số vòng quay trong 1 giây, n=1/2 vòng/s

- Dkh : Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,9 m

-  : Hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,  = 0,8

65 , 99 9

, 0 2

1 8

, 0

1000 08

h tt

b W

(m3)Trong đó

- Wht : Dung dịch bể hoàn trộn phèn 0,7 (m3)

- bh : Nồng độ phèn trong bể hòa trộn 10%

- bt : Nồng độ phèn trong bể tiêu thụ 5% (Điều 6.20 [1])

4 , 1 5

10 7 , 0

Ta thiết kế 2 bể tiêu thụ phèn , 1 bể hoạt động và 1 bể dự phòng

Với kich thước mỗi bể : B x L x H = 1 x 1 x 1,4 (m)

Lấy chiều cao an toàn của bể tiêu thụ phèn là 0,4 Chiều cao xây dựng của

bể tiêu thụ phèn là : HXD = 1,4 + 0,4 = 1,8 (m)

- Đáy bể tiêu thụ có độ dốc 5% về phía ống xả Mặt trong bể được

ốp gạch men chịu axit Dung dịch phèn 5% ở bể tiêu thụ đượcđịnh lượng đề với lưu lượng không đổi bằng bơm định lượng đểđưa vào bể trộn phía sau

Bảng 2 - Các thông số thiết kế của bể tiêu thụ

-d.Tính toán thiết bị khuấy trộn trong bể tiêu thụ phèn

- Bể được khuấy trộn bằng cánh quạt, số vòng quay là 30

vòng/phút (điều 6.22 [1])

- Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 chiều rộng của bể (Quy phạm

0,4-0,45 x B Tr.91 [3])Chiều dài cánh quạt là lcq = 0,45 x B = 0,45 x 1 = 0,45 (m)

Vậy chiều dài toàn phần của cánh quạt là : 0,45 x 2 = 0,9 (m)

Chọn diện tích mỗi cánh quạt thiết kế là 0,15 m2/m3 phèn trong bể (Quy phạm 0,1 – 0,2 m2/m3 dung dịchhòa tan trong bể Tr.91 [3])

fcq = 0,15 x Wtt = 0,15 x 1,4 = 0,21 (m2)Chiều rộng mỗi cánh quạt là :

25,045,02

21,012

l

f b

(m)Công suất động cơ của máy khuấy :

5 3

kh

D n

- k : Hệ số sức cản của nước phụ thuộc vào kiểu cánh khấy Kiểu cánh khuấy phẳng 2 cánh có k = 1,08

-  : Khối lượng riêng của dung dịch  = 1000 kg/m3

- n : Số vòng quay trong 1 giây, n=1/2 vòng/s

- Dkh : Đường kính cánh khuấy, Dkh = 0,9 m

-  : Hệ số hữu ích của cơ cấu truyền động,  = 0,8

65 , 99 9

, 0 2

1 8

, 0

1000 08

Lượng phèn tiêu thụ trong 15 ngày được tính như sau :

b

P Q n

- n : Số ngày sử dụng , n = 15 (ngày)

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình, Q = 3500 (m3/ngđ)

- PP : Lượng phèn cho vào nước tính theo sản phẩm tinh khiết PP

= 40 (mg/l)

- b : Tỷ lệ tinh khiết trong phèn khô , b = 60% (Phèn do Việt Namsản xuất)

5 , 3 60 10000

40 3500 15

0

10000 b h G

T P Q

- α : Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, α = 1,3

- b : Tỷ lệ tinh khiết trong phèn khô , b = 60% (Phèn do Việt Namsản xuất)

- h : Chiều cao cho phép của lớp hóa chất Với phèn nhôm cục ta

có h = 2 (m)

- T : Thời gian giữ hóa chất T = 15 (ngày)

- G0 : Khối lượng riêng của hóa chất

Thường lấy G0 = 1,1 (Tấn/m3)

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình, Q = 3500 (m3/ngđ)

- PP : Lượng phèn cho vào nước tính theo sản phẩm tinh khiết PP

= 40 (mg/l)

1 , 2 1 , 1 2 60 10000

3 , 1 15 40

2. Tính toán thiết bị pha chế vôi sữa

- Vôi cục được tôi trong các bể thành vôi sữa, sau đó dùng gầu ngoạm vận chuyển bằng cẩu palăng đưa vào các bể có đáy hình côn và có lắp máy khuấy cơ khí để pha loãng thành vôi sữa Sau mỗi lần pha, mở van xả ở đáy hình côn và cho cặn chưa tôi chảy vào rọ thép, rồi dùng palăng đưa rọ này ra ngoài xưởng

10000

(Tấn/ngày)Trong đó

- Dk : Lượng vôi cần đưa vào nước, Dk = 9,3 (mg/l)

- b : Tỷ lệ vôi tinh khiết, b = 70%

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình, Q = 3500 (m3/ngđ)

-  : Trọng lượng riêng của dung dịch phèn,  = 1 (Tấn/m3)

3,93500

M = 15 x 0, 0465 = 0,6975 (Tấn)Diện tích mặt bằng chứa vôi :

0

10000 b h G

T D Q

- α : Hệ số tính đến diện tích đi lại và thao tác trong kho, α = 1,3

- Dk : Lượng vôi cần đưa vào nước, Dk = 9,3 (mg/l)

- b : Tỷ lệ vôi tinh khiết, b = 70%

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình, Q = 3500 (m3/ngđ)

- h : Chiều cao cho phép của lớp hóa chất Với vôi cục ta có h =

3,1153,93500

- Kích thước kho chứa B x L = 1 x 0,55 (m)

Dung tích bể tôi vôi xác định theo công thức :

Wvt = M x q (m3)Trong đó

- M : Lượng vôi cục tiêu thụ trong 15 ngày M = 0,6975 (Tấn)

- q : Lượng nước cần thiết để tôi 1 lần vôi cục

b.Bể pha chế vôi sữa

- Dung tích bể pha vôi sữa 5% chọn phù hợp vơi thời gian sử dụnghết lượng vôi tôi 1 lần là 10 giờ (Quy phạm 6÷12h

b

D n Q W

10000

(m3)Trong đó

- Q : Lưu lượng tính toán của công trình

h m đ

ng m

Q =3500 3 =145,83 3

- n : Thời gian giữa 2 lần pha chế, n = 10h

- Dk : Lượng vôi cần đưa vào nước, Dk = 9,3 (mg/l)

- bv : Nồng độ vôi khi hòa, bv = 5%

-  : Trọng lượng riêng của dung dịch vôi,  = 1 (Tấn/m3)

3,91083,

có đặt rọ sắt để hứng cặn Để giữ cho vôi không bị lắng và cónồng độ đều 5% phải liên tục khuấy trộn bằng máy khuấy

3 , 0 4 4

Lấy chiều cao an toàn của bể pha chế là 0,4 m Chiều cao xây dựng bể phachế vôi là : HXD = 0,7 + 0,4 = 1,1 (m)

- Để đảm bảo cho công trình làm việc ổn định và an toàn ta chọn 2

bể pha vôi, trong đó 1 bể làm việc và 1 bể dự phòng

- Xây dựng kích thước nhà để hóa chất và pha dung dịch vôi :

B x L = 3 x 4 (m)

c.Tính toán lựa chọn máy khuấy

- Dùng máy khuấy để pha vôi tôi thành vôi sữa và giữ cho dung dịch không bị lắng xuống đấy bể Bể được khuấy trộn bằng cánh quạt, số vòng quay là 30 vòng/phút(điều 6.22 [1])

- Chiều dài cánh quạt lấy bằng 0,45 chiều rộng của bể (Quy phạm 0,4-0,45 x B Tr.91 [3])

Chiều dài cánh quạt là : lcq = 0,45 x d = 0,45 x 1,1 = 0,5 (m)